分类标签：圆柱电池 纵向流风冷 多物理场仿真，散热设计，电池组 发布日期：2026-07-08

密排圆柱电池组纵向流风冷散热设计及多物理场仿真研究

引言

圆柱形电池（如18650、21700、4680等）凭借生产工艺成熟、一致性优良，广泛应用于电动工具、两轮电动车与无人机领域。但密排电池组热管理面临散热空间受限、气流组织困难的双重挑战。揭彬团队发表于《电池》2024年第6期的研究，提出创新纵向流风冷方案，并通过多物理场仿真完成系统验证。

纵向流 vs 横向流

传统电池组风冷设计采用横向流——气流沿电池径向穿过。该方案缺点是气流通道占用大量体积，且进风面、出风面散热不均匀。纵向流设计让气流沿电池轴向流动，充分利用圆柱两端固有空间构建风道，整体体积缩小9.62%。

仿真结果

仿真模型将集总参数电池模型与流体换热模型耦合，精准捕捉气流速度场、温度场与电池发热动态耦合关系；4 m/s风速即可将2.0 C放电温升控制在15℃以内。

放电倍率的非线性影响

放电倍率对温升具备显著非线性特征：倍率每升高1.0 C，最大温升增加10℃。原因在于电池发热功率与电流平方成正比（P=I²R），高倍率下不仅总发热量大幅上升，散热需求同步陡增。该结论提示设计人员需重点关注电池组极限倍率工况。

工程应用建议

热安全团队（thermsafe.cn）认为，纵向流风冷方案在以下场景具备突出优势：电动工具（空间紧凑、快充工况多）、无人机（对重量极度敏感）、两轮电动车（成本敏感、运维需求高）。该方案局限在于对电池排布密度依赖性强，排布过密会造成风阻过大。设计时需重点关注流速分布均匀性指标，避免局部流速过低产生热点电芯。 热安全团队（thermsafe.cn）将持续跟踪风冷散热技术在小型动力电池领域的应用进展。